Способ измерения глубины моря

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Я 15/4 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(511 1 ОЕ ЕТЕН ПАТЕ данных о глубинах д тем, что излучают из о рующих сигнала с раз стью к допплеровско и определяют глубин цер, В, радиот Синило и А,В.Скнаряники и электроники308599, кл, 6 01 Я е Лйо= корос скорос м/с,А- длиа а - угол месть дна вектора скля и направленияЬй - разносдальностей(паралЯ 1 - наклоннрельефа,К 1, Кг козфсти зондирующихму смещению част жду проекцияорости движна деталь реть измереннлакс),ая дальнос скоите ми на пло ения нос льефа,ых наклонн ь до деталивствительно- опплеровскофициентысигналов оты. ПИСАНИЕ И(56) 11 атент США М 415/02, 1981.Ргап 1 еЬе 1 а 1 о 11 га 1 у апа 11 зй от ЯтегеоЬе 11 - 1 оо 11 пд габаг Р 11 отодгаагпе 1 г 1 сЕпд 1 Пеег 1 пд апд Веао 1 е зепр 19 05, Й 8,аодцэт, 1979, 1083 - 1096,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ МОРЯ(57) Изобретение относится к области гидроакуйики и может быть использовано в гидрографии для площадной съемки глубиндна. Цель изобретения - повышение точностиизмерения глубины и оперативное получение Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидрографии для площадной съемки глубин дн,а.Целью изобретения является улучшение точности измерения глубины и повышение оперативности получения данных о глубине дна.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе излучают одновременно иэ одной точки два зондирующих сигнала с различной чувствительностью к доппле-. ровскому смещению частоты, и определяют глубину моря по формуле:,.ЫХ 1838802 АЗ на. Цель достигается дной точки два зондиличной чувствительному смещению частоты у по формуле Н =81 1 - (Лй/Л =С(К 1 - Кг)(И А)сов ания носителя, С - ско длина волны зондир угол между проекциям ра скорости движения нием на деталь рель измеренных наклонн локс), й 1 - наклонная рельеФа. К 1, Кг - ко тельности зондирующ ровскому смещению ч йо ), где Лйо, Ч - скорость движерость звука в воде, А - ующего сигнала, а - и на плоскость векто носителя и направлеефа, Л й - разность ых дальностей (паралдальность до деталиэффициенты чувствиих сигналов к допплеастоты, 5 ил.- Кг ); соя а,Ч движения носителя,звука в воде, равная 1500Справедливость формулы (1) следует изгеометрических соотношений на рис.1, накотором показано взаимное расположениедвижущегося носителя (т.0) и детали элемента рельефа дна (т.А), 5На рис,2 показана структурная схемаустройства для реализации предложенногоспособа. На рис.3 показаны зависимостивеличины параллакса Ь В при ровном днедля двух значений глубины Н (х,у), соответственно, 1000 м и 1100 м (графики 1 и 2) от .расстояния до рассеивающего участка относительно подлокаторной точки на дне(х,у)и разности параллаксов ( ЛВ.- ЛВ 2) (график 3) для различных участков дна ( (х,у,рассчитанные для случая однонаправленного ЛЧМ и короткого тонального сигналов,На фиг.4 и 5 представлены схемы блоков 6и 7, соответственно. На рис,2:1 - перваяприемопередающая антенна первого гидролокатора бокового обзора, 2 - вторая приемопередающая антенна второгогидролокатора, 3 - первый гидролокатор бокового обзора, 4 - второй гидролокатор бокового обзора, 5 - высокостабильныйкварцевый генератор, б - вычислитель,раз- .ности наклонных дальностей (параллакса), 7- вычислитель глубин, 8 - графопостроительпрофилей глубин, 9 - блок установки величин постоянных параметров и ввода текущих координат для вычисления глубин, 10 -вход начальной установки,Выход кварцевого генератора(5) соединен с первыми входами первого(3) и второго(4) гидролокаторов бокового обзора, вторые 35входы которых также соединены между собой и являются входом начальной установки(10), а выходы первой(1) и второй(2) приемопередающих антенн через первый и второйгидролокаторы бокового обзора соединены, 40соответственно, с первым и вторым входами вычислителя разности наклонных дальностей (б), выход которого соединен черезвычислитель глубины (7) с графопостроителем профилей глубин (8), причем второй 45вход вычислителя глубины (7) соединен сблоком установки величин постоянных па-раметров и ввода текущих координат (9).Пример осуществления способа.Зондирующие сигналы, сформированные в первом (3) и втором (4) гидролокаторахбокового обзора, излучают в окружающеепространство, соответственно, первой (1) ивторой (2) приемопередающими антеннами,диаграммы направленности которых повернуты на угол а к линии движения носителя,Эхосигналы, рассеянные деталями рельефадна, через первую (1) и вторую(2) приемопередающие антенны поступают, соответст В = - (д+ К 1 д), С(2) где К, например; для ЛЧМ зондирующегосигнала определяется наклоном большойполуоси эллипса функции неопределенности на плоскости ( т, т) и его модуль равенТи- . В частности, для короткого тональногопи линейно-частотно-модулированного сигналов формулы (1) для определения глубинимеет следующий вид: где ЬВО =+С - -,-сова,Ти ЧВ - наклонная дальность. измеренная по короткому тональному сигналу,ч. - скорость звука в воде, равна 1500 м(с,С - длина волны зондирующего сигнала, а- угол между проекциями на плоскость дна вектора скорости движения носителя и направления на деталь рельефа,Л В - разность измеренных наклонных дальностей (параллакс),Ти - длительность ЛЧМ сигнала, Рп - девиация частоты ЛЧМ сигнала, С выходов первого (3) и второго (4) гидролокаторов бокового обзора информация в цифровом виде поступает, соответственно, на первый и второй входы вычислителя разности наклонных дальностей (б), в котором рассчитываются параллакс для каждой детали акустического изображения дна.Определение параллакса ЬВ для каждой детали рельефа дна основано на определении разности измеренных наклонных дальностей до идентичных деталей рельефа дна в одних и тех же строках двух акустических изображениях дна. При этом в строке одного из акустических изображений по превышению отношения сигнал/шум выбранного порога обнаружения производят выделение контрастных деталей рельефа. Затем по смещение максимума взаимно- корреляционной функции эхосигналов от венно, в первый(3) и второй (4) гидролокаторы бокового обзора, в которых вычисляют распределение мощности зхосигналов по дальности. Дальность до каждого элемента разрешения В определяется временем распространения к акустического сигнала до него и обратно и чувствительностью сигнала к допплеровскому смещению частоты К согласно следующему выражению:( ,) а теля;е, раврующ 1500 м/с;л.- длила; 2 го сигнэ вывод, и усло- глубин м Для а плоско я носите а - угол между сть дна векторэ ско ля и направления на Ь В - рэзность дальностей (паралла В 1 - наклонная рельефа,К 1, К 2 коэффи сти зондирующих си му смещению частотпроекциями н рости движенидеталь релье измеренных н а, клонн эовэть рэвле, падэглубин еличе- пара)альность дета чувствительнодопплеровско цие гнал выфранной детали в обоих изображениях определяется ее параллакс ЛВ.Оценку точности измерения глубины дй 1 ным способом произведем сравнением величины разности пэраллэксов Ь В и Ь 12 соответствующим двум значениям величины Н (х,у), с разрешэющей способностью зондирующего сигналэ. На рис. 3 (график 1), показана зависимость величины пааллакса Л В до деталей А (х,у), при ровно 1 л дне нэ глубине Н (х,у).= Н (0,0) = 1000 м от диэпазона дэльностей(х,у) при а = 60, Ти - 1 с, Гп = 64 Гц, Ч = 5 мыс и Л = 1,0 м для случая однонаправленного ЛЧМ и короткого тонального зондирующих сигналов, рассчитанная по следующей формуле: ЬВ =+ сов р,ЧТи 0 Г,пСгде Ь = у несущая частота зондирующего синала, а величина соя р, как следует из рис. 1 (треугольники ОВА и ОСА), равна: Н (0.0)+ (х,у)Отклонения от регулярного хода графика 1, показанного нэ рис, 3, будут соответствовать колебаниям глубины относительно плоскости Н (0,0), Нэ грэфике 2 (рис.3) приведен ход изменения Л В 2 при увеличении глубины Н (х,у) нэ 100 м для плоского дна, а нй графике 3 - разность между значениями ЬВ первого и второго графиков (ЬВ- ЬВ 2). Из графика 3 видно, что при изменении глубины на 100 м в диэпээоне Р от 300 м до 1800 м разность измеренных значений (Ь В - Л В 2) (т,А и В) превышает рэзрешающую способность сигнала, равную, например, при использовании ЛЧУ сигнала и импульсного сигнала Таким образом, можно сделэть что для данных параметров сигнала вий измерений, точность измерения двнным способом составляет = 100 увеличения точности можно испол двэ ЛЧМ сигнала с различными нап нмями изменения частоты (растущая ющэя). При этом точность измерения уучшается в 2 раза, Дальнейшее у нме точности связано с изменение метров сигнала К и Л,51015 Величина параллэксэ в цифровом виде с выходэ вычислителя (6) поступает на первый вход вычислителя глубины (7), где по формуле (1) с учетом значений величин, входящих в нее постоянных параметров и твкущих координат носителя, поступающих на второй вход вычислителя (7), производится расчет глубин, значения которых также в цифровом виде поступают нэ грэфопостроитель профилей глубин, где огображэются в координатах Н (х,у), либо с учетом координат носителя - в абсолютных географических координатах,Улучшение точности измерения глубин в дайном способе достигается ээ счет того, что в нем вычисление глубины производится без учета разности координат носителя в точках измерения и устранения влияния изменения гидрологии нэ распространение звука и рэвно двух-трехкратной величине, а повышение оперативности получения данных - зэ счет исключения времени перехода из однои точки измерения в другую. Формула изобретения Способ измерения глубины моря, огнованный на излучении в бок и приеме зондирующего сигнэлэ с движущегося носителя, измерении наклонной дальности и определении глубины с учетом парэллэкса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения глубины и оперативности получения данных о глубинах днэ, иэлучают. одновременно из аднои точки двэзондирующих сигнэлэ с различной чувстви-тельностью к допплеровскому смещению частоты зхосигналов и определяют глубинпо следующей формуле де Л Во = С ( К 1 - К 2 ) у Ч- скорость движения но С - скорость звука в в